Intégration de la Lumière de piégeage argent Nanostructures dans hydrogénée microcristalline cellules solaires en silicium par impression par transfert

Il ya eu une demande de longue date pour l'application de nanostructures fonctionnelles dans un large éventail de domaines technologiques. Une des attentes de cette tendance est d'ouvrir une nouvelle conception des architectures de dispositifs conduisant à des performances améliorées ou novatrices. Dans le domaine des cellules solaires, par exemple, l'utilisation de nanostructures métalliques a été activement exploré en raison de leurs propriétés intrigantes optiques (c.-à-plasmoniques), ¹ potentiellement bénéfique pour construire des systèmes efficaces de lumière de piégeage. ^2,3 études En effet, certains théoriques ^{4 -6} ont suggéré qu'une telle piégeage de lumière plasmonique pourrait avoir des effets qui dépassent les optiques de rayons classiques (de texturing) à base de limite de piégeage de la lumière. ⁷ En conséquence, l'élaboration de stratégies pour intégrer les nanostructures métalliques désirés avec des cellules solaires est devenu de plus en plus importante pour réaliser ces prédictions théoriques.

Un certain nombre de stratégies ontété proposées pour répondre à ce défi ^8-24. Ceux-ci comprennent, par exemple, simple (low-cost) de recuit thermique de films métalliques ou ^8,9 dispersion des nanoparticules métalliques pré-synthétisé, ^10,11 qui tous deux ont abouti à des démonstrations réussies plasmonique piégeage de la lumière. Cependant, il convient de souligner que les nanostructures métalliques fabriqués par ces approches sont généralement difficiles à correspondre aux modèles théoriques. En revanche, les techniques de nanofabrication traditionnels dans les industries de semi-conducteurs, tels que la photolithographie et faisceau d'électrons lithographie, ^12,13 peuvent contrôler des structures bien en dessous du niveau de nm sous-100, mais ils sont souvent trop coûteux et fastidieux à appliquer aux cellules solaires, où la capacité de grande surface à faible coût est essentielle. Afin de remplir le faible coût, à haut débit, et les exigences de grande surface avec l'échelle nanométrique contrôlabilité, des méthodes telles que la lithographie par nano, ^14-16 lithographie douce, ^17,18 </sup> Nanosphères lithographie, ^19-21 et le trou-masque lithographie colloïdale ^22-24 serait prometteur. Parmi ces choix, nous avons développé une lithographie douce, technique avancée d'impression par transfert. ²⁵ L'utilisation d'un poly nanostructuré (diméthylsiloxane) (PDMS) timbres et des couches adhésives à base de copolymère bloc, motif de nanostructures métalliques commandés pourrait être facilement atteint sur ​​un certain nombre de technologies de les documents pertinents, y compris ceux pour les cellules solaires.

L'objectif de cet article est de décrire la procédure détaillée de notre approche de transfert d'impression à intégrer la lumière piégeage nanostructures plasmoniques efficaces dans les structures de cellules solaires existantes. Comme un cas démonstratif, nanodisques AG et à couche mince hydrogénées microcristalline Si (uC-Si: H) des cellules solaires ont été sélectionnés dans cette étude (Figure 1), ²⁶ bien que d'autres types de métaux et les cellules solaires sont compatibles avec cette approche. Avec son processusla simplicité, l'approche serait d'intérêt pour divers chercheurs comme un outil pratique pour intégrer les nanostructures métalliques fonctionnelles avec des appareils.